Кожухотрубчатые теплообменники –
наиболее распространенная конструкция теплообменной аппаратуры.
Эти
теплообменники достаточно просты в изготовлении и надежны в эксплуатации и в то
же время достаточно универсальны, то есть могут быть использованы для
осуществления теплообмена между газами, парами, жидкостями в любом сочетании
теплоносителей и в широком диапазоне их давлений и температур.
Основными элементами
кожухотрубчатых теплообменников являются пучки труб, трубные решетки, корпус,
крышки, патрубки. Концы труб крепятся в трубных решетках развальцовкой, сваркой
и пайкой. Для увеличения скорости движения теплоносителей с целью
интенсификации теплообмена нередко устанавливают перегородки, как в трубном,
так и в межтрубном пространствах.
Теплообменные аппараты предназначены
для проведения процессов теплообмена, при необходимости нагревания или
охлаждения технологической среды с целью ее обработки или утилизации тепла.
Теплообменная аппаратура
составляет весьма значительную часть технологического оборудования в химической
и смежных отраслях промышленности. Удельный вес на предприятиях химической
промышленности теплообменного оборудования составляет в среднем
15 ÷ 18 %, в нефтехимической и нефтеперерабатывающей
промышленностях 50 %. Значительный объем теплообменного оборудования на
химических предприятиях объясняется тем, что почти все основные процессы
химической технологии (выпаривание, ректификация, сушка и др.) связаны с
необходимостью подвода и отвода тепла.
Теплообменные
аппараты можно классифицировать по следующим признакам:<
... Читать дальше »
Отстойники - это аппараты, в которых происходит процесс осаждения под
действием силы тяжести твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в
суспензии.
Отстаивание проводят в аппаратах, называемых отстойниками, или
сгустителями. Различают аппараты периодического, непрерывного и
полунепрерывного действия, причем непрерывно действующие отстойники, в свою
очередь, делятся на одноярусные, двухъярусные и многоярусные.
Периодически действующие отстойники представляют собой низкие бассейны
без перемешивающих устройств. Такой отстойник заполняется суспензией, которая
остается в состоянии покоя в течение определенного времени, необходимого для
оседания твердых частиц на дно аппарата. После этого слой осветленной жидкости
декантируют, т.е. сливают через сифонную трубку или краны, расположенные выше
уровня осевшего осадк
... Читать дальше »
Процесс осаждения под действием сил тяжести называется отстаиванием.
Отстаивание суспензий протекает в несколько стадий, которые можно наблюдать, если
тщательно перемешать разбавленную суспензию и поместить ее в стеклянный цилиндр
Вначале твердые частицы равномерно распределены в жидкости, но через короткий
промежуток времени они начинают осаждаться, причем на дне цилиндра оседает слой
наиболее крупных; твердых частиц. Над осадком образуется слой сгущенной
суспензии, в которой твердые частицы располагаются настолько тесно, что
дальнейшее уплотнение слоя возможно только путем вытеснения жидкости из
промежутков между частицами (зона стесненного осаждения 3). Выше находится
переходная зона, плотность которой уменьшается снизу вверх по направлению к
зоне исходной суспензии (зоне 2), причем в обеих этих зонах частицы осаждаются
свободно под действием сил тяжести. Над зоной 2 расположен слой чи
... Читать дальше »
Турбинные мешалки служат для быстрого смешивания и растворения различных жидкостей и растворов.
Они обеспечивают эффективное перемешивание жидкостей большой вязкости и поэтому
пригодны для непрерывных процессов. Мешалка состоит из одного или нескольких
центробежных колес (турбинок), укрепленных на вертикальном валу.
Турбинные мешалки могут быть двух
типов: открытого и закрытого типов. Закрытые мешалки устанавливают внутри
направляющего аппарата представляющего собой неподвижное кольцо с лопатками;
последние изогнуты под углом, изменяющимся от 45 до 90°. При частоте вращения
100-350 об/мин турбинные мешалки обеспечивают интенсивное перемешивание
жидкости. Недостатки мешалок этого типа относительная сложность конструкции и
высокая стоимость изготовления.
Плоские лопасти мешалок,
поверхность которых перпендикулярна направлению движения перемешиваемой
жидкости, не могут обеспечить хорошего перемешивания во всех слоях жидкости,
так как создают в ней главным образом только горизонтальные токи.
При использовании пропеллерных
мешалок, вследствие изменения угла наклона Q по всей длине лопасти, частицы жидкости при перемешивании
отталкиваются в любом направлении в результате возникают встречные токи,
способствующие интенсификации перемешивания.
Для улучшения
циркуляции перемешиваемой жидкости пропеллерную мешалку часто устанавливают в
диффузоре
Механическое перемешивание жидкостей
осуществляют лопастными, пропеллерными, турбинными и специальными мешалками.
Лопастные мешалки применяют для
перемешивания жидкостей с, небольшой вязкостью [до 0,01 кг/(м · с)] растворения
и суспендирования твердых веществ с малым удельным весом, а также для грубого
смешения жидкостей вязкостью меньше 2 кг/(м · с). Эти мешалки непригодны для
перемешивания в протоке, например в аппаратах непрерывного действия.
Пропеллерные мешалки применяют
для – интенсивного перемешивания маловязких жидкостей, взмучивания осадков,
содержащих до 10 % твердой фазы с размерами частиц до 0,15 мм, а также для
приготовления суспензий и эмульсий.
Пропеллерные мешалки не пригодны дня совершенного смешивания
жидкостей значительной вязкости [более 0,06 кг/(м · с)] или жидкостей,
включающих твер
... Читать дальше »
Перемешивание в жидких средах
широко применяется в химической промышленности для приготовления эмульсий,
суспензий и получения гомогенных систем (растворов), а также для интенсификации
химических, тепловых и диффузионных процессов.
Цель перемешивания определяется
назначением процесса. При приготовлении эмульсий для интенсивного дробления
дисперсной фазы необходимо создавать в перемешиваемой среде значительные
срезающие усилия, зависящие от величины градиента скорости. В тех зонах
аппарата, где градиент скорости жидкости имеет наибольшее значение, происходит
наиболее интенсивное дробление диспергируемой фазы.
В случае гомогенизации,
приготовления суспензий, нагревания или охлаждения перемешиваемой гомогенной
среды целью перемешивания является снижение концентрационных или температурных
градиентов в объеме аппарата.
Для разделения очень тонких
суспензий и эмульсий, а также для очистки шлаков и масел в химической
промышленности применяют сверхцентрифуги. Преимущества этих машин – высокая
интенсивность разделения, компактность и герметичность. Это очень удобно для
обработки горячих и вредных жидкостей. Из недостатков сверхцентрифуг следует
отметить их небольшую емкость и периодичность действия.
Сложность и многообразие процессов
центрифугирования в значительной степени затрудняют разработку теории процесса
и точных методов расчета центрифуг. Поэтому рядом авторов предложены
приближенные методы расчета
Принцип действия этих центрифуг
состоит в следующем. Суспензия поступает через питающую трубу в барабан шнека,
а из него в наружный барабан, на стенках которого осаждаются частицы твердой
фазы.
Образующийся в барабане осадок
транспортируется шнеком к выгрузочным окнам в узкой части наружного барабана.
Жидкая фаза проходит к сливным окнам в правой торцовой стенке. Осадок и слив
выводятся из кожуха через отдельные бункеры.
Эти центрифуги отличаются высокой
производительностью и пригодны для обработки мелкоизмельченных материалов с
высоким содержанием твердой фазы. Недостатками шнековых осадительных центрифуг
является: сравнительно высокий расход энергии, значительное измельчение осадка
и загрязнение слива мелкоизмельченной твердой фазой.